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《基于視頻圖像序列的目標運動軌跡提取技術》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、摘要基于視頻圖像序列的目標運動軌跡提取技術是已經(jīng)成為精確制導武器的關鍵技術之一，能夠提高武器打擊精度及力度；同時更能體現(xiàn)目標跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的智能化和自動化。而在眾多模式下的基于視頻圖像序列的軌跡提取技術中，基于固定參照物視場變動模式的軌跡測量技術不受相機視野限制，能夠有效地擴大目標跟蹤范圍，更有著重要的研究意義和工程應用價值。固定參照物視場變動模式的軌跡測量技術要求相鄰兩幀之間必須具有一定的重復。由于運動目標瞬時空間位置坐標是通過相對前一時刻空間位置坐標的相對變化得到，因此存在軌跡計算的累積誤差較大的問題，同時由于目標體運動過程中的姿態(tài)變
2、化、參照環(huán)境的復雜性等因素，導致軌跡計算的精度很難得到保證。本論文針對固定參照物視場變動模式下運動目標軌跡提取問題進行深入研究，設計開發(fā)了基于視頻圖像序列的目標運動軌跡提取系統(tǒng)，針對目標在運動過程中的姿態(tài)變化導致的相機坐標系變化問題，提出了成像系統(tǒng)外參實時校正方法，通過陀螺儀獲取的數(shù)據(jù)和空間坐標系變換關系對相機姿態(tài)角參數(shù)實時校正；針對SIFT特征匹配算法中的歐式距離無法自適應調(diào)節(jié)問題，提出了多目標優(yōu)化的SIFT特征匹配算法，建立了以相關系數(shù)和特征點之間的歐氏距離為目標函數(shù)，以置信度為約束條件的多目標優(yōu)化模型，減少了特征點的誤配率；最后通
3、過車載CCD實驗對系統(tǒng)功能和精度進行驗證，數(shù)據(jù)表明該系統(tǒng)能夠精確的實現(xiàn)運動目標的軌跡測量，并具有較強的適應性和可靠性。1緒論1.1課題研究背景及意義基于視頻圖像序列的目標運動軌跡提取技術是動態(tài)視覺領域中一個具有重要意義和實際價值的研究課題。目標運動軌跡是反映一段時間內(nèi)目標的運動路線，它的精確提取能夠?qū)崿F(xiàn)測量和分析目標的運動參數(shù)、運動行為評估等。在軍事領域中，該技術已經(jīng)成為精確制導武器的一項關鍵技術，它能夠有效地提高武器的打擊精度，強化武器的打擊力度；同時在民用領域，以該技術為基礎建立的人機交互系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)運動目標的智能跟蹤、行為監(jiān)管等
4、，真正地體現(xiàn)運動目標監(jiān)控系統(tǒng)的自動化和智能化。因此無論在民用上還是在軍事領域中，該技術的研究都具有較強的理論意義和研究價值。目前基于視頻圖像序列的目標運動軌跡提取技術根據(jù)相機視場和參照物的不同可分為固定視場內(nèi)參照物運動、變化視場內(nèi)參照物運動和固定參照物視場變動情況下的運動目標跟蹤及軌跡檢測。固定視場內(nèi)參照物運動方式中，相機及其視野固定，對視野內(nèi)的運動目標進行跟蹤檢測，具有空間和時間上的區(qū)域限制，僅能得到固定區(qū)域、固定時間段中的目標運動軌跡；變化視場內(nèi)參照物運動是對固定視場方式的一種改進，通過云臺等多維運動系統(tǒng)實現(xiàn)相機視野的變化，能夠拓展
5、運動目標跟蹤的范圍和時間得到擴展，但是由于鏡頭等光學器件的限制，當運動目標超出一定范圍則無法成像或成像目標體的“點化”現(xiàn)象；固定參照物視場變動模式下，相機視野隨運動目標的運動變化，利用相鄰兩幀圖像中的固定參照物的空間位置不變特性實現(xiàn)運動目標的軌跡計算，此類方法不受相機視野的限制，能夠有效地提高運動體軌跡提取的作用范圍，但是要求相鄰兩幀之間必須具有一定的重復。由于運動目標瞬時空間位置坐標是通過相對前一時刻空間位置坐標的相對變化得到，因此存在軌跡計算的累積誤差較大的問題，同時由于目標體運動過程中的姿態(tài)變化、參照環(huán)境的復雜性等因素，導致軌跡計
6、算的精度很難得到保證。本論文針對固定參照物視場變動模式下運動目標軌跡提取問題進行深入研究，設計開發(fā)了基于視頻圖像序列的運動目標軌跡提取系統(tǒng)；提出了成像系統(tǒng)外參實時校正算法、多目標優(yōu)化特征提取算法，有效的解決了累積誤差較大、坐標計算精度低等問題，實現(xiàn)了運動目標軌跡的精確測算。1.2課題相關領域研究現(xiàn)狀1.2.1基于衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的運動目標軌跡提取技術隨著科學技術的不斷進步，衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)與計算機視覺技術相結(jié)合在目標運動軌跡跟蹤提取領域得到了廣泛的應用。通過接收至少4顆衛(wèi)星不間斷發(fā)送自身星歷參數(shù)和時間信息，對地面目標進行精確定位，從而可
7、以有效地對目標運動軌跡進行跟蹤和定位。目前，可實用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)有美國全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)(GPS)、前蘇聯(lián)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)、歐洲“伽利略”以及我國自主研發(fā)的“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)。美國的全球定位系統(tǒng)GPS在20世紀60年代末開始研發(fā)。1978年發(fā)射第一顆衛(wèi)星，迄今共經(jīng)歷了在軌驗證試驗的第一代GPS-1和實用組網(wǎng)的第二代GPS-2、GPS-2A、GPS-2R、GPS-2F等不斷改進的型號。二十多年來，經(jīng)過不斷改進，GPS衛(wèi)星的壽命得到不斷的延長，抗干擾能力和導航精度不斷提高，并增強了地面站的保密性能及星間鏈路安全性。美
8、國的GPS系統(tǒng)無論在軍事還是民用方面都對全球產(chǎn)生了重大影響；俄羅斯全球?qū)Ш较到y(tǒng)GLONASS是一個由俄軍方控制使用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，1982年開始正式發(fā)展，1996年宣布建成。GLONASS的發(fā)展大致可分
